Leesett a tudósok álla a kínai hal állkapcsától

A ma élő gerincesek ősét gyakran ábrázolják a cápákhoz hasonló megjelenésű halként. Egy meglepő kínai felfedezés azonban új arcot faragott a korai állkapcsos gerinceseknek.

Az állkapcsos gerincesek (Gnathostomata) a gerincoszloppal rendelkező állatok túlnyomó többségét foglalják magukba. Rendkívüli evolúciós sikerük és fejlődésük megértéséhez kiemelkedő fontosságú a legutolsó közös ősük rekonstrukciója. A klasszikus összehasonlító anatómia alapján ezt a korai őst cápához hasonló állatnak ábrázolták, amit ráadásul megerősített néhány, a közelmúltban felfedezett fosszilis lelet is. Ez az elképzelés azt is jelentette egyben, hogy a csontos halak anatómiai tulajdonságai csak később jelentek meg a gerincesek evolúciója során. A paleontológusok azonban a Nature legújabb számában ismertetnek egy 419 millió éves ősmaradványt, amely alapjaiban rengeti meg ezeket a korábbi elméleteket.

A most ismertetett ősi hal rekonstrukciós rajza Forrás: Brian Choo

Cápához hasonló ősök?

A modern állkapcsos gerincesek családfájának legjelentősebb elágazása a porcos halakat (cápák, ráják) és a sokkal fajgazdagabb csontos halakat választja el egymástól. Más egyéb különbségek mellett a két csoport jelentős eltérést mutat a külső vázban is: a porcos halak pici, fogszerű pikkelyekből álló bőrt viselnek, míg a csontos halaknál lemezszerű csontok fedik be a fejet, az állkapcsokat és a vállat. A két nagy csoport nem egymásból alakult ki, hanem egyetlen közös ősből ágaztak szét. Ennek következtében a ma élő csoportok alapján nem lehet könnyen elkülöníteni, hogy a vázszerkezet elemei közül melyek tekinthetők primitív bélyegeknek. Ennek ellenére a cápákat a hagyományos elképzelések szerint különösen primitív csoportnak tekintették, és feltételezték, hogy az anatómiai felépítésük közel állhat ahhoz az ősi állkapcsos gerinceshez, melynél kialakulhatott a fogazat, az állkapocs és a koponya.

Az ősmaradványok egyedülálló lehetőséget kínálnak ezeknek a nézeteknek a tesztelésére. Mostanában különösen sok figyelmet szenteltek a kutatók az Acanthodi nevű kihalt csoportnak, melynek tagjai felületesen szemlélve a cápákhoz hasonlítottak. Ezt a csoportot a korai csontos és porcos halak keverékeként értelmezték, ami alátámasztotta a cápa-szerű ős elméletét.

Egy váratlan felfedezés

Ennek a képnek mond ellent a kínai Zhu professzor és társai által publikált cikk a Entelognathus primordialis nevű ősi halról, melyet azon a szilur időszaki (443-419 millió év) kínai lelőhelyen találtak, ahol az eddig ismert legkorábbi csontos hal teljes csontvázát is felfedezték. Az összefüggő gerinces maradványok elenyészően ritkák a szilur időszakból, így érthetően kiemelkedő érdeklődés övezte ezt a leletet.

Első ránézésre az Entelognathus páncélos halnak (Placoderma) látszik. Ezek kihalt, páncéllal borított, korai állkapcsos halak voltak, és a csontos, valamint porcos halaktól határozottan elkülönülő csoportot alkottak. Amikor azonban oldalról is megnézték a maradványt, váratlan látvány fogadta a paleontológusokat. Hiányoztak a páncélos halakra jellemző egyszerű állkapocs-csontok. Ehelyett az Entelognathus száját olyan csontok szegélyezték, amelyek összenőttek az arc csontlemezeivel, az alsó állkapocs csontos lemezekből és porcból álló megnyúlt dobozt alkotott, míg a toroknál és a kopoltyúknál egy sor összekapcsolódó lemez helyezkedett el. Ezek a lemezek mind megjelenésükben, mind a specifikus részleteikben a csontos halakra jellemző tulajdonságokat mutatnak, és teljesen ismeretlenek a páncélos halaknál. Az Entelognathus tehát úgy néz ki, mint egy olyan páncélos hal, amely a csontos halakhoz hasonló szájjal rendelkezik.

A páncélos őshalakhoz hasonlít, a szája viszont a modern csontos halakhoz Forrás: Brian Choo

Át kell értékelni a cápákat

Az Entelognathusnak a csontos halakhoz hasonló tulajdonságai vagy előbb megjelentek itt, mint a csontos halaknál, vagy pedig egymástól függetlenül alakultak ki ugyanazok a jellegek a két csoportnál. A most kapott eredmények egyik változatot sem támogatják egyértelműen a másikkal szemben, két következtetés azonban világosan látható a halak filogenetikai vizsgálata alapján. Egyrészt az Entelognathus a ma élő állkapcsos gerincesek csoportján kívül helyezkedik el a halak evolúciós törzsfáján.

Ez azt jelenti, hogy a csontos halak arcának a fontos részletei nem tekinthetők az állkapcsos gerincesek egyedülálló innovációjának. Másrészt, az Acanthodi halak csoportja a porcos halak közé került, aminek számos következménye van. Ha valamennyi Acanthodi a korai porcos halak közé tartozott, akkor ezeknek a cápaszerű tulajdonságai nem jellemzők általában az állkapcsos gerincesekre, hanem csak a porcos halak specializációját mutatják. Az állkapcsos gerincesek legfiatalabb közös ősét valószínűleg csontos páncél burkolta, ami egy rövid ideig a páncélos halak és a csontos halak közös tulajdonsága lehetett.

A cápák mégsem élő kövületek? Forrás: Thinkstock

A cápák ősként való feltüntetése jól megalapozottnak látszik ugyan, de ez annak a következménye, hogy a mai porcos halakat tévesen ábrázolják változatlan "élő kövületként". A cápaszerű ős népszerű modellje nem modern összehasonlító biológiai és filogenetikai vizsgálatokon alapult. Az elmúlt évtizedben felfedezett új fosszíliák, valamint a régebbi leletek újra vizsgálata arra sarkalta a paleontológusokat, hogy tekintsenek túl a hagyományos osztályozás korlátain, és vizsgálják felül a Placodermák és az Acanthodi halak kapcsolatát és ezek rokonságát a ma élő állkapcsos gerincesekkel. Az Entelognathus talán minden eddigi felfedezésnél erősebben követeli annak az alapos újragondolását, hogy a fosszíliák hogyan kapcsolódhatnak a modern evolúciós sorokba, és a modern csoportok hogyan tettek szert a ma látható jellegzetes tulajdonságaikra.